مقدمة:

الخرسانة هي المادة الأكثر استخدامًا من صنع الإنسان على وجه الأرض. وهو مادة بناء هامة تستخدم على نطاق واسع في المباني والجسور والطرق والسدود. تتراوح استخداماته من التطبيقات الهيكلية إلى الأرصفة والأرصفة والأنابيب والمصارف. الخرسانة هي مادة مركبة، تتكون بشكل رئيسي من الأسمنت البورتلاندي والماء والركام (الحصى والرمل والصخور). عندما يتم خلط هذه المواد معًا، فإنها تشكل معجونًا عمليًا ثم يتصلب تدريجيًا بمرور الوقت.

تاريخ الخرسانة:

تم تطوير مادة مشابهة للخرسانة لأول مرة من قبل المصريين، وتتكون من الجير والجبس. عادةً، استمر استخدام أصداف الجير أو الطباشير أو المحار كعامل تشكيل الأسمنت حتى أوائل القرن التاسع عشر. في عام 1824، تم حرق وطحن الأسمنت البورتلاندي، وهو خليط من الحجر الجيري والطين، ومنذ ذلك الحين، ظل هذا هو عامل الأسمنت السائد المستخدم في إنتاج الخرسانة.

فوائد الخرسانة:

هناك العديد من الجوانب الإيجابية للخرسانة:

• إنها مادة رخيصة نسبيًا ولها عمر طويل نسبيًا مع متطلبات صيانة قليلة.
• مادة قوية في الضغط.
• قبل أن تتصلب تكون مادة مرنة جدًا يمكن تشكيلها بسهولة.
• غير قابلة للاحتراق.

عيوب الخرسانة:

تشمل قيود الخرسانة ما يلي:

• قوة شد منخفضة نسبياً بالمقارنة مع مواد البناء الأخرى.
• قابلية منخفضة للسحب.
• انخفاض نسبة القوة إلى الوزن.
• أنها عرضة للتكسير.

خصائص الخرسانة:

يتم تحديد خصائص الخرسانة من خلال الركام أو الأسمنت المستخدم، أو من خلال الطريقة المستخدمة لإنتاجها. تعتبر نسبة الماء إلى الأسمنت العامل الحاسم في الخرسانة الإنشائية العادية التي تحتوي على محتوى مائي أقل مما يؤدي إلى خرسانة أقوى. ومع ذلك، فإن هذا يقلل من قابلية التشغيل (وقابلية الضخ) للخرسانة، والتي يمكن قياسها باستخدام اختبار الركود. يمكن أيضًا أن يكون للتصنيف والشكل والملمس ونسبة الركام تأثير مماثل. إذا كانت هناك حاجة إلى خرسانة قوية بشكل خاص، فيمكن تقليل كمية الركام مقارنة بالأسمنت. ومع ذلك، يعتبر الأسمنت عامل تكلفة مهم، وزيادة نسبته في المزيج ستؤدي إلى زيادة السعر الإجمالي. عند تصنيع الخرسانة، يمكن استخدام الخلطات لتغيير خصائص الخرسانة. على سبيل المثال، يمكن استخدام المسرعات لجعلها تضبط بشكل أسرع، والمثبطات لجعلها تضبط بشكل أبطأ، والملدنات الفائقة لتقليل محتوى الماء وما إلى ذلك.

مقاومة الخرسانة:

يتم تحديد قوة الخرسانة من خلال القوة اللازمة لسحقها ويتم قياسها بالجنيه لكل بوصة مربعة أو كجم لكل سنتيمتر مربع. يمكن أن تتأثر القوة بالعديد من المتغيرات بما في ذلك الرطوبة ودرجة الحرارة. يمكن تحسين قوة الشد للخرسانة بإضافة قضبان معدنية أو أسلاك أو كابلات أو شبكات. عندما يكون من المتوقع حدوث ضغوط شد عالية جدًا (كما هو الحال في المسافات الواسعة غير المدعومة في الأسطح أو الكمرات)، يمكن أن تشتمل الخرسانة على أسلاك فولاذية مسبقة الشد. يؤدي ذلك إلى إنشاء قوى ضغط في الخرسانة تساعد في تعويض قوى الشد التي يتعرض لها الهيكل. يمكن دمج المجسات المضحية داخل الخرسانة لتوفير تحديد القوة وهذا من المرجح أن يساعد في تحسين منهجيات البناء.

قوالب الخرسانة:

القوالب هي قالب مؤقت يتم صب وتشكيل الخرسانة فيه. يتم تصنيع القوالب التقليدية باستخدام الخشب، ولكن يمكن أيضًا تصنيعها من الفولاذ والبلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية ومواد أخرى. قد تكون القوالب؛ مؤقتة أو قابلة لإعادة الاستخدام أو البقاء في مكانها. هناك أيضًا عدد من الأنظمة الخاصة مثل تلك المستخدمة لدعم القوالب الرأسية أثناء معالجة الخرسانة، والتي تتكون من سلسلة من الأنابيب والعلاقات. يتم تحسين الكفاءة في البناء الخرساني من خلال اعتماد الحلول الهجينة والابتكارات في القوالب مثل القوالب ذاتية التسلق.

الاستدامة:

تتمتع الخرسانة بالطاقة المجسمة العالية نسبياً، الناتجة عن استخراجها وتصنيعها ونقلها. يمكن تضمين مواد النفايات ضمن المزيج الخرساني مثل الركام المسحوق المعاد تدويره (RCA)، وخبث الأفران العالية المحبب (GGBS)، ورماد الوقود المسحوق (PFA). بالإضافة إلى ذلك، يتم اتخاذ خطوات لتقييم إمكانية استخدام الخرسانة المعاد تدويرها، ومع ذلك، فإن قضايا مثل محتوى الرطوبة وتقلب المواد قد تجعل هذا الأمر غير قابل للتطبيق.